DE3816581C1 - Universal shaft joint, particularly for an eccentric screw pump - Google Patents

Abstract

The universal shaft joint (4) comprises a first journal (12), which is mounted in a hollow head (9) of one shaft end with a through assembly hole (18) for the insertion of the second journal (15), which passes through the first journal (12), the said first journal having a cut-out (13) for a flattened end piece (14) of the second shaft. This flattened end piece is held pivotably in the first journal (12) by means of the second journal (15). A sleeve (19) with part of the surface of a spherical head (21) on its outer side, is pushed onto the hollow head (9) with a tight fit. A second hollow head (24) connected to the flattened shaft end piece (14) fits over the spherical head (21) and carries a ring seal (28) which surrounds the spherical head (21) at its largest diameter. The diametral plane (22) of the spherical head (21) runs through the point (23) of intersection of the two journals (12, 15). Fixed to the front end of the second hollow head (24) is a scraper ring (29), this consisting of gun metal and sliding on the hard-chrome-plated surface of the spherical head (21). <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Wellen-Kreuzgelenk nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a universal shaft joint according to the preamble of claim 1.

Bei einem bekannten Wellen-Kreuzgelenk dieser Art (DE-OS 30 00 477) ist zur Abdichtung des Wellen-Kreuzge­ lenks zwischen dem Hohlkopf und der Verbindungswelle eine Gummimanschette vorgesehen. Exzenter-Schneckenpumpen unterliegen jedoch häufig einer großen Beanspruchung, insbesondere wenn Mörtel oder andere Medien gepumpt werden müssen, in denen gegebenenfalls kleine Steine enthalten sind. Hierbei kann die aus Gummi bestehen­ de Dichtungsmanschette frühzeitig verschleißen, so daß häufig eine Auswechslung stattfinden muß.In a known universal joint of this type (DE-OS 30 00 477) is for sealing the shaft cross steering between the hollow head and the connecting shaft a rubber sleeve is provided. Eccentric screw pumps however, are often subject to great stress, especially when pumping mortar or other media have to be in which, if necessary, small stones are included. This can consist of rubber de Wear the sealing collar early, see above that a change often has to take place.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Wellen-Kreuzgelenk der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art so auszugestalten, daß bei einem zuverlässigen Schutz des Wellen-Kreuzgelenkes eine einfache und problemlose Abdichtung desselben gewährleistet ist.The object of the invention is a shaft universal joint the type specified in the preamble of claim 1 To be designed so that with reliable protection the universal joint a simple and easy Sealing of the same is guaranteed.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Mittel gelöst.This object is achieved by the specified in claim 1 Means solved.

Durch die Anordnung einer einen äußeren Kugelkopf aufweisenden Hülse und eines zweiten Hohlkopfes, der den Kugelkopf übergreift, ist die Möglichkeit geschaffen, innerhalb des zweiten Hohlkopfes eine einfache Ringdichtung vorzusehen, die den Kugelkopf an seinem größten Umfang umspannt. Durch diese Ausge­ staltung ist eine vollständig aus Metallteilen bestehende Abkapselung des Gelenkes gegeben, wobei außerdem durch die Anordnung der einfachen Ringdichtung innerhalb des zweiten Hohlkopfes diese gegen mechanische Beein­ trächtigung geschützt ist. Hierdurch ist auch bei einem äußerst rauhen Betrieb ein vorzeitiger Verschleiß der Dichtung weitgehend ausgeschlossen.By arranging an outer ball head having sleeve and a second hollow head, overlapping the ball head is the possibility created one within the second hollow head simple ring seal to provide the ball head  spanned at its greatest extent. By this Ausge staltung is a completely made of metal parts Encapsulation of the joint is given, in addition by arranging the simple ring seal inside the second hollow head against mechanical legs pregnancy is protected. This also means premature wear in extremely rough operation the seal largely excluded.

Da die Ringdichtung den Kugelkopf längs seines größten Umfangs umspannt, liegt sie in der Durchmesserebene des Kugelkopfes, die durch den Schnittpunkt der Achsen der Gelenkbolzen verläuft, so daß sie bei einer Gelenkbe­ wegung um eine oder beide Gelenkachsen keine Formänderung erfährt.Because the ring seal the ball head along its largest Spanned circumferentially, it lies in the diameter plane of the ball head through the intersection of the axes the hinge pin extends so that it is in a joint movement around one or both joint axes no change in shape experiences.

Vorzugsweise ist der Kugelkopf an seiner Außenseite hartverchromt, so daß die Voraussetzungen für eine hohe mechanische Festigkeit und eine gleichbleibend gute Dichtfläche geschaffen sind.The ball head is preferably on the outside hard chrome plated, so the prerequisites for a high mechanical strength and a constant good sealing surface are created.

Eine besonders einfache Ausgestaltung ergibt sich dadurch, daß die Ringdichtung als O-Ringdichtung ausgeführt ist.A particularly simple configuration results in that the ring seal as an O-ring seal is executed.

Um den Schutz der Ringdichtung noch zu vervollkommnen, kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung am offenen Ende des zweiten Hohlkopfes ein auf dem Kugelkopf gleitender Abstreifring angeordnet sein, der das Eindringen von kleinen Fremdkörpern zwischen der als Dichtfläche wirkenden Fläche des Kugelkopfes und der Ringdichtung weitgehend verhindert. To perfect the protection of the ring seal, can open in a further embodiment of the invention End of the second hollow head on the ball head sliding scraper ring can be arranged, the Penetration of small foreign objects between the surface of the ball head acting as a sealing surface and largely prevented the ring seal.  

Zur Schonung des Kugelkopfes kann in vorteilhafter Weise der Abstreifring aus Rotguß bzw. Bronzeguß, also einem wesentlich weicheren Material als dies der hartverchromten Schicht des Kugelkopfes entspricht, bestehen.To protect the ball head can be advantageous Way of the scraper ring made of gunmetal or bronze, a much softer material than this corresponds to the hard chrome-plated layer of the ball head, consist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles näher erläutert.The invention is described below based on a preferred one Embodiment explained in more detail.

In der Zeichnung zeigen:The drawing shows:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Exzenter- Schneckenpumpe mit dem erfindungsgemäßen Wellen-Kreuzgelenk; Fig. 1 shows a longitudinal section through an eccentric screw pump according to the invention with the universal joint shafts;

Fig. 2 einen Schnitt durch ein Wellen-Kreuzgelenk nach der Erfindung im Bereich des Rotorendes, Fig. 2 shows a section through a shaft universal joint according to the invention in the area of the rotor end,

Fig. 3 einen Schnitt längs einer senkrecht zur Schnittebene der Fig. 2 stehenden Schnitt­ ebene durch das Wellen-Kreuzgelenk; und . Fig. 3 is a section along a plane perpendicular to the sectional plane of Figure 2 section plane through the universal joint shafts; and

Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV in Fig. 2. Fig. 4 shows a section along the line IV-IV in Fig. 2.

Fig. 1 zeigt in einem insgesamt mit 1 bezeichneten Pumpengehäuse die Anordnung eines Stators 2 mit darin aufgenommenem Rotor 3 einer Exzenter-Schneckenpumpe, deren Rotor 3 über ein Wellen-Kreuzgelenk 4 mit einer Verbindungswelle 5 verbunden ist, an deren dem Rotor 3 abgewandten Ende ein weiteres Wellen-Kreuzgelenk 4′ vorgesehen ist, welches in seinem Aufbau dem Gelenk 4 am Rotor entspricht. Das Gelenk 4′ ist innerhalb einer hohlen Antriebswelle 6 aufgenommen, welche an ihrer Außenseite ein Kegelrad 7 trägt, das mit einem Antriebsritzel 8 in Verbindung steht. Fig. 1 shows the arrangement, showing in a generally denoted by 1, the pump housing a stator 2 having received therein the rotor 3 of an eccentric screw pump, the rotor 3 is connected via a shaft universal joint 4 to a connecting shaft 5 of the rotor 3 end facing away from a further shaft universal joint 4 'is provided, which corresponds in its structure to the joint 4 on the rotor. The joint 4 'is received within a hollow drive shaft 6 , which carries a bevel gear 7 on its outside, which is connected to a drive pinion 8 .

Da die Gelenke 4 und 4′ untereinander gleich sind und sich nur durch ihre Einbaulage unterscheiden, wird im folgenden nur das Gelenk 4 anhand der Fig. 2 bis 4 näher beschrieben.As the joints 4 and 4 'are equal to each other and differ only in their mounting position, in the following only the hinge 4 with reference to FIGS. 2 to 4 will be described in more detail.

Innerhalb eines Hohlkopfes 9 des Rotors 3 ist in einer Bohrung 10 ein an seinen Enden 11 abgerundeter Gelenkbolzen 12 drehbar gelagert, der eine Aussparung 13 aufweist, in welche ein abgeflachtes Wellenendstück 14 der Verbindungswelle 5 eingreift. Das abgeflachte Wellenendstück 14 ist in der Aussparung 13 des Gelenk­ bolzens 12 mittels eines zweiten Gelenkbolzens 15 schwenkbar gelagert. Der zweite Gelenkbolzen 15 ist in einer quer zur Längsachse des ersten Gelenkbolzens 12 in diesem angeordneten Bohrung 16 aufgenommen und ist länger ausgeführt, als dies dem Durchmesser des Gelenkbolzens 12 entspricht. Mit seinen über den Gelenkbolzen 12 hinausragenden Enden 17, die abgerundet sind, greift der Gelenkbolzen 15 in eine die Schwenkbewegungen des Gelenkbolzens 15 beim Ver­ schwenken der Verbindungswelle 5 zulassenden Montage­ bohrung 18 hinein und ist mit den abgerundeten Enden 17 an einer den Hohlkopf 9 eng umschließenden Hülse 19 abgestützt, so daß er in seiner Längsrichtung ohne zusätzliche Sicherungsringe gesichert ist.Within a hollow head 9 of the rotor 3 , a hinge pin 12 rounded at its ends 11 is rotatably mounted in a bore 10 and has a recess 13 into which a flattened shaft end piece 14 of the connecting shaft 5 engages. The flattened shaft end piece 14 is pivotally mounted in the recess 13 of the hinge pin 12 by means of a second hinge pin 15 . The second hinge pin 15 is received in a bore 16 arranged transversely to the longitudinal axis of the first hinge pin 12 and is made longer than this corresponds to the diameter of the hinge pin 12 . With its projecting over the hinge pin 12 ends 17 , which are rounded, the hinge pin 15 engages in a the pivoting movements of the hinge pin 15 when pivoting the connecting shaft 5 Ver mounting bore 18 and is with the rounded ends 17 on a hollow head 9 closely enclosing Sleeve 19 supported so that it is secured in its longitudinal direction without additional locking rings.

Die Hülse 19 ist spielfrei auf den Hohlkopf 9 aufge­ schoben und mittels eines Sicherungsringes 20 auf diesem gehalten. An dem dem Rotor 3 zugewandten Ende der Hülse 19 ist zwischen dieser und dem Hohlkopf 9 eine Dichtung 31 eingesetzt.The sleeve 19 is pushed up to the hollow head 9 and held by means of a retaining ring 20 on this. At the end of the sleeve 19 facing the rotor 3, a seal 31 is inserted between the latter and the hollow head 9 .

Die Hülse 19 weist an ihrer Außenseite eine Teilfläche eines Kugelkopfes 21 auf, dessen Durchmesserebene 22 durch den Schnittpunkt 23 der Gelenkachsen der Gelenkbolzen 12 und 15 verläuft.The sleeve 19 has on its outside a partial surface of a spherical head 21 , the diameter plane 22 of which runs through the intersection 23 of the joint axes of the joint pins 12 and 15 .

An dem dem Wellen-Kreuzgelenk zugewandten Ende der Verbindungswelle 5 ist ein weiterer Hohlkopf 24 vorge­ sehen, der an dem Wellenendstück 14 der Verbindungswelle 5 mittels Schrauben 25 befestigt ist. Das Wellenendstück 14 ist als gesondertes Bauteil ausgeführt und mit der Verbindungswelle 5 durch einen Querbolzen 26 verbunden, der auch durch den Hohlkopf 24 greift. Eine Dichtung 27, die in dem Wellenendstück 14 einge­ lassen ist, dient zur Abdichtung zwischen dem Wellenend­ stück 14 und dem Hohlkopf 24.At the shaft universal joint end of the connecting shaft 5 , another hollow head 24 is easily seen, which is attached to the shaft end 14 of the connecting shaft 5 by means of screws 25 . The shaft end piece 14 is designed as a separate component and is connected to the connecting shaft 5 by a cross bolt 26 which also extends through the hollow head 24 . A seal 27, which is inserted in the blank shaft end 14, is used to seal between the shaft end piece 14 and the hollow head 24th

Der Hohlkopf 24 weist an seinem freien offenen Ende an seiner Innenseite eine Ringdichtung 28 auf, die den Kugelkopf 21 an seinem größten Umfang umspannt. Damit liegt die Dichtung 28 in der Durchmesserebene 22 des Gelenkkopfes 21, welche durch den Schnittpunkt 23 der Achsen der Gelenkbolzen 12 und 15 hindurchgeht. Hierdurch kann die Ringdichtung 28 bei einer Verschwen­ kung der über das Wellen-Kreuzgelenk miteinander verbundenen Teile 3 und 5 ohne eine Formänderung zu erfahren, exakt auf der Kugeloberfläche des Kugel­ kopfes 21 gleiten.The hollow head 24 has at its free open end on its inside an annular seal 28 which spans the ball head 21 at its largest circumference. The seal 28 thus lies in the diameter plane 22 of the joint head 21 , which passes through the intersection 23 of the axes of the joint bolts 12 and 15 . As a result, the ring seal 28 can at a Verschwen movement of the interconnected via the shaft universal joint parts 3 and 5 without experiencing a change in shape, slide exactly on the spherical surface of the spherical head 21 .

Zum Schutz der Ringdichtung 28 ist am vorderen Ende des Hohlkopfes 24 ein Abstreifring 29 mittels Kerbstiften 30 befestigt. Dieser Abstreifring 29 ist beispielsweise aus Rotguß gefertigt und gleitet auf der Kugeloberfläche des Kugelkopfes 21, dessen äußere Schicht hartverchromt ist, wodurch eine Beschädigung desselben durch den Abstreifring aufgrund der unterschiedlichen Metallhärten vermieden ist.To protect the ring seal 28 , a scraper ring 29 is attached to the front end of the hollow head 24 by means of grooved pins 30 . This scraper ring 29 is made, for example, of gunmetal and slides on the spherical surface of the spherical head 21 , the outer layer of which is hard chrome-plated, whereby damage to the same by the scraper ring due to the different metal hardness is avoided.

Zur Montage des Gelenks wird der Gelenkbolzen 12 in die Bohrung 10 des Hohlkopfes 9 eingeführt, worauf die Verbindungswelle 5 mit ihrem Wellenendstück 14 in die Aussparung 13 eingeführt wird. Zu diesem Zeitpunkt ist die Hülse 19 und der Hohlkopf 24 noch nicht montiert. Durch die Montagebohrung 18 wird dann der zweite Gelenkbolzen 15 eingeführt. Das abgeflachte Wellenend­ stück 14 ist mit seiner Abflachung der Aussparung 13 in dem ersten Gelenkbolzen 12 so angepaßt, daß es im wesentlichen verkantungsfrei in dieser Aussparung geführt ist, wie dies aus Fig. 2 hervorgeht. Der durch eine Bohrung 31 im Wellenendstück 14 hindurch­ greifende zweite Gelenkbolzen 15 ist aufgrund dieser Führung des Wellenendstückes 14 in der Aussparung 13 im wesentlichen von den Übertragungskräften entlastet und dient somit nur zur schwenkbaren Lagerung des Wellenendstückes und damit zur Halterung desselben innerhalb der Aussparung 13. Die hierbei auf den zweiten Gelenkbolzen 15 einwirkenden Kräfte sind sehr gering, so daß dieser keinem nennenswerten Ver­ schleiß unterworfen ist. Da der erste Gelenkbolzen 12, welcher die Übertragungskräfte aufnehmen muß, einen wesentlich größeren Durchmesser aufweist, ist er bei gering bleibendem Verschleiß in der Lage, sehr hohe Kräfte zu übertragen. To assemble the joint, the joint pin 12 is inserted into the bore 10 of the hollow head 9 , whereupon the connecting shaft 5 with its shaft end piece 14 is inserted into the recess 13 . At this point, the sleeve 19 and the hollow head 24 have not yet been assembled. The second hinge pin 15 is then inserted through the mounting hole 18 . The flattened shaft end piece 14 is adapted with its flattening of the recess 13 in the first hinge pin 12 so that it is guided in this recess substantially without tilting, as can be seen from FIG. 2. The second hinge pin 15 , which extends through a bore 31 in the shaft end piece 14 , is essentially relieved of the transmission forces due to this guidance of the shaft end piece 14 in the recess 13 and thus only serves for pivotably mounting the shaft end piece and thus for holding the same within the recess 13 . The forces acting on the second hinge pin 15 are very low, so that this is not subject to any significant wear. Since the first hinge pin 12 , which has to absorb the transmission forces, has a much larger diameter, it is able to transmit very high forces with minimal wear.

Nach dem Einsetzen des Gelenkbolzens 15 wird die Hülse 19 über den Hohlkopf 9 geschoben und mittels des Sicherungsringes 20 befestigt. Hierauf wird der Hohlkopf 24 auf seinen Sitz auf dem Wellenendstück 14 geschoben und mit den Schrauben 25 befestigt, worauf der Wellenteil der Verbindungswelle 5 in das Endstück eingeführt und mittels des Bolzens 26 festgelegt wird.After the hinge pin 15 has been inserted, the sleeve 19 is pushed over the hollow head 9 and fastened by means of the locking ring 20 . The hollow head 24 is then pushed onto its seat on the shaft end piece 14 and fastened with the screws 25 , whereupon the shaft part of the connecting shaft 5 is inserted into the end piece and fixed by means of the bolt 26 .

Claims (5)

1. Wellen-Kreuzgelenk, insbesondere für eine Verbindungs­ welle zwischen Antriebswelle und Rotor einer Ex­ zenter-Schneckenpumpe, mit zwei Gelenkbolzen, von denen der erste Gelenkbolzen in einer Bohrung eines am Rotor bzw. an der Antriebswelle vorgesehenen Hohlkopfes drehbar gelagert und mit einer Aussparung versehen ist, in der ein Ende der Verbindungswelle aufgenommen und durch den zweiten Gelenkbolzen schwenkbar gelagert ist, der senkrecht zur Längsachse des ersten Gelenkbolzens in einer Bohrung in diesem aufgenommen ist, wobei der Hohlkopf mit kreuzweise verlaufenden Bohrungen für beide Gelenkbolzen versehen ist, von denen die eine Bohrung als Montage­ bohrung für das Einführen des zweiten Gelenkbolzens in den ersten Gelenkbolzen dient und wobei der Hohlkopf von einer Hülse eng umschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Außenseite der Hülse (19) eine Teilfläche eines Kugelkopfes (21) ausgebildet ist, dessen Durchmesserebene (22) durch den Schnittpunkt (23) der beiden Achsen der Gelenkbolzen (12, 15) verläuft und daß an der in den Hohlkopf (9) eingreifenden Verbindungs­ welle (5) ein zweiter Hohlkopf (24) befestigt ist, der den Kugelkopf (21) übergreift und eine Ringdichtung (28) aufweist, die den Kugelkopf (21) an seinem größten Umfang umspannt.1. shaft universal joint, in particular for a connecting shaft between the drive shaft and the rotor of an eccentric worm pump, with two joint bolts, of which the first joint bolt is rotatably mounted in a bore of a hollow head provided on the rotor or on the drive shaft and provided with a recess is received in one end of the connecting shaft and is pivotally supported by the second hinge pin, which is received perpendicularly to the longitudinal axis of the first hinge pin in a bore therein, the hollow head being provided with crosswise holes for both hinge pins, one of which Bore serves as a mounting hole for the insertion of the second hinge pin into the first hinge pin and the hollow head is closely enclosed by a sleeve, characterized in that on the outside of the sleeve ( 19 ) a partial surface of a ball head ( 21 ) is formed, the diameter plane of which ( 22 ) through the intersection ( 23 ) of the two Axes of the hinge pin ( 12 , 15 ) and that in the hollow shaft ( 9 ) engaging connecting shaft ( 5 ) a second hollow head ( 24 ) is attached, which engages over the ball head ( 21 ) and has an annular seal ( 28 ) the ball head ( 21 ) spanned at its largest circumference. 2. Wellen-Kreuzgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Kugelkopf (21) an seiner Außenfläche hartverchromt ist.2. Universal shaft joint according to claim 1, characterized in that the ball head ( 21 ) is hard chrome-plated on its outer surface. 3. Wellen-Kreuzgelenk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringdichtung (28) als O-Ringdichtung ausgeführt ist.3. Universal shaft joint according to claim 1 or 2, characterized in that the ring seal ( 28 ) is designed as an O-ring seal. 4. Wellen-Kreuzgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß am offenen Ende des zweiten Hohlkopfes (24) ein auf dem Kugelkopf (21) gleitender Abstreifring (29) angeordnet ist.4. Universal shaft joint according to one of claims 1 to 3, characterized in that at the open end of the second hollow head ( 24 ) on the ball head ( 21 ) sliding scraper ring ( 29 ) is arranged. 5. Wellen-Kreuzgelenk nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Abstreifring (29) aus Rotguß bzw. Bronzeguß besteht.5. Universal shaft joint according to claim 4, characterized in that the scraper ring ( 29 ) consists of gunmetal or bronze.